DE3923005A1 - Zweistellungs- und dreiwege-ventilvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Dreiwegeventil und insbesondere ein Zweistellungs- und Dreiwegeventil.

Um ein Fluid in einem Behälter auf einem konstanten Druck zu halten, wird beim Stand der Technik eine Kombination eines Ventils, welches beim Ansprechen auf den Fluiddruck innerhalb eines vorbestimmten Druckbereiches betätigbar ist, mit einer Steuerung verwendet. Wenn eine Mehrzahl von Ventilen verwendet wird, erfordert eine solche Kombination irgendeine Betätigungs­ einrichtung zur schnellen Steuerung der Ventile und der Steuerung zusammen, so daß die im dem Behälter vorhandene Fluidmenge mit dem Verlauf der Zeit mit irgendeiner Fern­ steuerarbeitsweise geändert werden kann.

Eine der allgemeinsten Ausführungsformen einer solchen Kombi­ nation umfaßt eine Mehrzahl von Paaren von Reglern und Ventilen. Unter diesen umfassen moderne Systeme eine elektro­ pneumatisches analoges Reglersystem, bestehend aus einen Kon­ troller und Dreiwegeventilen, und ein EIN/AUS-Steuersystem, welches in Kombination einen Kontroller aufweist, der mit zwei Einlaß- und Auslaß-Zweiwegeventilen über einen Druck­ verstärker verbunden ist.

Obwohl das zuerst genannte System mit Paaren von Reglern und Ventilen von einfacher Ausführung ist, erfordert es, daß die Anzahl der Regler-Ventil-Kombinationen gleich der Anzahl der erforderlichen Einstellungen ist. Demgemäß ist ein solches System groß und umständlich und es kann nicht versagungssicher arbeiten, da die Einstellungen von Hand getrennt vorgenommen werden müssen.

Das elektropneumatische analoge Reglersystem kann mit kleine­ rer Größe hergestellt und einfacher eingestellt werden, es ist jedoch teuer und mit Bezug auf das Ansprechvermögen schlechter.

Obwohl das EIN/AUS-Steuersystem billiger und in seiner Aus­ führung einfacher ist als die beiden obengenannten zum Stand der Technik gehörenden Systeme, ist ein gegenwärtig in diesem System verwendetes Ventil allgemein unempfindlich im Betrieb, so daß das Ventil beim Ansprechen auf variable Parameter nicht schnell betätigt werden kann, um vergrößerte Genauigkeit zu schaffen im Vergleich mit den beiden obengenannten zum Stand der Technik gehörenden Systemen.

Die Erfindung ist gerichtet auf ein EIN/AUS-Steuersystem, welches eine Ventilvorrichtung umfaßt, die bei höherer Ge­ schwindigkeit als ein Proportionalsteuerelement arbeiten kann und die hinsichtlich Einfachheit, Kosten und Leistung nicht schlechter ist als das Reglersystem und das elektro­ pneumatische analoge Reglersystem gemäß dem Stand der Technik.

Um zu bewirken, daß ein Ventil beim Ansprechen auf ein Steuer­ signal schnell und zwangsläufig betätigt wird, wird ein Teller­ ventil mit einer Membran zu einer einzigen Einheit kombiniert. Das Tellerventil ist dann ohne Gleitreibung bewegbar.

Das Tellerventil wird nicht direkt durch das Signal von dem Kontroller betätigt. Vor der Betätigung des Tellerventils wird eine elektromagnetische Spule erregt, um ein Tellerglied (flapper) zu bewegen, welches an einem bewegbaren Eisenkern angebracht ist. Die Bewegung des Tellergliedes bewirkt Bewegung einer Düse derart, daß ein Rückdruck erzeugt wird. Dieser Rück­ druck kann dazu verwendet werden, die Membran zu bewegen, die ihrerseits das Tellerventil betätigt.

Auf diese Weise kann das Ventil schneller und genauer als bei den zum Stand der Technik gehörenden Systemen betätigt werden, bei denen das elektromagnetische Ventil direkt betätigt wird, um einen Strömungsdurchgang zu öffnen oder zu schließen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Paar von Zweistellungsventilen derart kombiniert, daß jedes der Ventile unabhängig betätigt werden kann, um drei Strömungs­ durchgänge unabhängig voneinander zu steuern. Falls es erfor­ derlich ist, können zwei der Strömungsdurchgänge durch die Ventile gleichzeitig geschlossen werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispiels­ weise erläutert.

Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht einer bevorzugten Aus­ führungsform eines Zweistellungs- und Dreiwegeventils gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschnitt­ ansicht einer elektromagnetischen Spule, die entregt wird, um einen Strömungsdurchgang zu schließen.

Fig. 3 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschnitt­ ansicht der elektromagnetischen Spule, wenn sie erregt ist, um den Strömungsdurchgang zu öffnen.

In Fig. 1 ist eine Ventilvorrichtung dargestellt, die einen Ventilkörper 1 aufweist, der mit drei Öffnungen gebildet ist, d.h. mit einer Fluidzufuhröffnung 2, einer Fluideinlaßöffnung 3 und einer Fluidauslaßöffnung 4. Der Ventilkörper ist in einen ersten Abschnitt A, der einen Strömungsdurchgang 5 a umfaßt, welcher die Fluidzufuhröffnung 2 mit der Fluideinlaß­ öffnung 3 verbindet, und einen zweiten Abschnitt B unterteilt, der einen Strömungsdurchgang 5 b enthält, welcher die Fluid­ einlaßöffnung 3 mit der Fluidauslaßöffnung 4 verbindet. Jeder dieser Strömungsdurchgänge 5 a und 5 b umfaßt ein Tellerventil 7 a bzw. 7 b, welches einer Membran 6 a bzw. 6 b zugeordnet ist, wie dies zur Erfindung gehört. Wenn die Membran 6 a oder 6 b bewegt wird, wird auch das Tellerventil 7 a bzw. 7 b bewegt, um den entsprechenden Strömungsdurchgang 5 a oder 5 b zu schließen oder zu öffnen. Nachstehend wird nur einer der beiden Abschnitte A und B des Ventilkörpers 1 beschrieben, da die beiden Abschnitte hinsichtlich ihrer Ausführung und Funktion einander identisch sind.

Der erste Abschnitt A des Ventilkörpers 1 umfaßt eine Elektro­ magnetspule 9 a, die in dem Endteil des Abschnittes A ange­ bracht ist. Die Elektromagnetspule 9 a ist einem bewegbaren Eisenkern 8 a zugeordnet, der mit einem Tellerglied 10 a starr verbunden ist. Wenn die Elektromagnetspule 9 a erregt wird, wird der bewegbare Eisenkern 8 a von einer Düse 11 a wegbewegt, die in dem Ventilkörper 1 gebildet ist. Dadurch wird die Düse 11 a geöffnet. Die Düse 11 a ist mit einer Seite des Tellerventils 7 a über die Fluidzufuhröffnung 2, und mit der gegenüberliegenden Seite des Tellerventils 7 a über einen Strömungsdurchgang 12 a verbunden.

Wenn die Düse 11 a durch Betätigung der Elektromagnetspule 9 a betätigt wird (Fig. 3), verringert sich der Druck in dem Strömungsdurchgang 12 a derart, daß das Tellerventil 7 a unter dem Zufuhrdruck, der auf die Membran 6 a wirkt, geöffnet wird, um den Strömungsdurchgang 5 a zu öffnen. Demgemäß strömt das Fluid von der Zufuhröffnung 2 in die Fluideinlaßöffnung 3 über den Strömungsdurchgang 5 a.

Wenn im Gegensatz dazu die Elektromagnetspule 9 a entregt wird, wird das Tellerglied 10 a, welches mit dem bewegbaren Eisen­ kern 8 a einheitlich verbunden ist, unter der Wirkung einer Feder 13 a bewegt, um die Düse 11 a zu schließen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Da das Produkt des Rückdruckes inner­ halb des Strömungsdurchganges 12 a mit dem wirksamen Ober­ flächenbereich der Membran 6 a größer ist als das Produkt aus dem wirksamen Flächenbereich und dem Druck auf der Zufuhr­ seite, wird das Tellerventil 7 a derart bewegt, daß der Strö­ mungsdurchgang 5 a geschlossen wird.

Wie zuvor beschrieben, wird der Strömungsdurchgang 5 b, der die Fluidzufuhröffnung 3 mit der Fluidauslaßöffnung 4 ver­ bindet, in ähnlicher Weise durch das Tellerventil 7 b gesteu­ ert, wenn die Elektromagnetspule 9 b erregt oder entregt wird, wobei die Düse 11 b geöffnet oder geschlossen wird durch das Tellerglied 10 b, welches mit der Elektromagnetspule 9 b zu­ sammenarbeitet.

Bei dieser Ausführung können die betreffenden Elektromagnet­ spulen 9 a und 9 b unabhängig gesteuert werden durch das Signal von dem zugeordneten Kontroller derart, daß die Strömungs­ durchgänge 5 a und 5 b unabhängig voneinander geöffnet und geschlossen werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung beschrieben worden ist in Verbindung mit einer Zweistellungs- und Dreiwege-Ventilvor­ richtung mit zwei elektromagnetisch gesteuerten Tellerven­ tilen, ist die Erfindung auf eine solche Ausführung nicht beschränkt.

Claims (3)

1. Zweistellungs- und Dreiwege-Ventilvorrichtung, umfassend eine Fluidzufuhröffnung (2), eine Fluideinlaßöffnung (3) und eine Fluidauslaßöffnung (4) , gekennzeichnet durch einen ersten Abschnitt (A), welcher die Fluidzufuhröffnung (2) mit der Fluid­ einlaßöffnung (3) verbindet, einen zweiten Abschnitt (B), der die Fluidauslaßöffnung (4) mit der Fluideinlaßöffnung (3) verbindet, eine Ventileinrichtung, die in jedem Ab­ schnitt (A, B) ein Ventilglied (7 a bzw. 7 b) aufweist zum Öffnen oder Schließen eines zugeordneten Strömungsdurch­ ganges (5 a bzw. 5 b), und eine Betätigungseinrichtung (9 a, 9 b), um jedes Ventilglied unabhängig zu betätigen, wobei die Betätigungseinrichtung beim Ansprechen auf ein Steuersignal schnell betätigbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventileinrichtung membranbetätigte Tellerventile (7 a, 7 b) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigungseinrichtung eine Elektromagnetspulen­ einrichtung (9 a, 9 b) aufweist, wobei jede Elektromagnet­ spule einem Tellerglied (10 a bzw. 10 b) zugeordnet ist, welches eine Düse (11 bzw. 11 b) öffnet und schließt.